¿Por qué el cuerpo gira en sentido contrario? Descubre el misterio de la física con el experimento de la silla giratoria (conservación del momento angular)
Soy Ken Kuwako, Science Trainer. Cada día es un experimento.
Un curioso fenómeno físico que puedes experimentar simplemente sentándote en una silla giratoria
Si ahora mismo tienes una silla giratoria en casa, hay algo que me gustaría que probaras. Súbete a la silla y gira ambos brazos ampliamente en la dirección de las flechas rojas de la foto, es decir, en sentido antihorario. Ahora bien, ¿qué crees que le ocurrirá a tu cuerpo? Mucha gente responde: «¡El cuerpo también girará!».
Entonces, aquí va la pregunta: ¿tu cuerpo girará en sentido antihorario o en sentido horario?
El movimiento del cuerpo que desafía nuestras expectativas
Cuando realmente lo pruebas, ocurre algo sorprendente: ¡tu cuerpo gira en la dirección opuesta a la de tus manos, es decir, en sentido antihorario!
Mueves las manos en sentido horario, pero tu cuerpo gira en sentido contrario. Ante un resultado tan inesperado, seguro que a más de uno se le escapa un «¿eh?».
¡Y sucede exactamente lo mismo si lo haces sentado en una silla giratoria!
Este fenómeno se parece mucho a lo que ocurre cuando lanzas una pelota desde una barca: la barca se mueve en la dirección opuesta al lanzamiento. En otras palabras, podemos considerarlo un ejemplo de la ley de acción y reacción.
Ahora vamos con un pequeño reto. Si te subes a una plataforma giratoria y inclinas un volante giroscópico desde la posición vertical hasta la horizontal, como en la foto, ¿en qué dirección girará tu cuerpo? Intenta averiguarlo pensando en el momento angular.
Aquí tienes la respuesta.
Cuando lo pruebas, a medida que inclinas el volante, tu cuerpo comienza a girar en la dirección opuesta a la del volante giroscópico.
Este fenómeno también se explica mediante la ley de conservación del momento angular. Al principio no hay rotación en dirección horizontal, pero al inclinar el volante aparece la rotación roja que se muestra en la imagen. El cuerpo gira en la dirección necesaria para compensarla.
La clave está en la conservación del momento angular
La ley de conservación del momento angular es la que nos permite explicar este curioso fenómeno. En el instante en que te subes a la silla giratoria, el momento angular total de tu cuerpo es cero. Es decir, no hay nada que esté girando.
Sin embargo, cuando mueves los brazos ampliamente en sentido horario, ese movimiento genera un nuevo momento angular en sentido horario. Pero, mientras no actúe ninguna fuerza externa, existe una regla: el momento angular total del cuerpo debe mantenerse constante, es decir, seguir siendo cero. Esta es precisamente la ley de conservación del momento angular.
Entonces, ¿qué hace el cuerpo? Genera por sí mismo un momento angular en sentido antihorario que compensa exactamente el momento angular en sentido horario producido por las manos. Como resultado, el torso acaba girando rápidamente en sentido antihorario. Es como si nuestro cuerpo reaccionara automáticamente diciendo: «¡Tengo que mantener el equilibrio!». Es un mecanismo realmente fascinante.
Anímate a probarlo en casa con una silla giratoria o una plataforma giratoria. Si cambias la forma y la velocidad con la que mueves las manos, también cambiará la manera en que gira tu cuerpo. ¡Es un experimento mucho más interesante de lo que parece!
Cuando llevamos este fenómeno al mundo tridimensional, aparece el efecto giroscópico
El fenómeno que hemos visto aquí puede considerarse, por así decirlo, un experimento bidimensional sobre la conservación del momento angular. Pero si ampliamos esta idea al mundo tridimensional, llegamos al famoso efecto giroscópico y al movimiento de precesión.
La precesión es ese movimiento tan característico de una peonza que, aunque parece estar a punto de caer, hace que su eje se vaya inclinando lentamente mientras describe un círculo.
Este fenómeno aparece cuando el momento angular de un objeto en rotación interactúa con una fuerza externa, que en muchos casos es la gravedad. De hecho, el lento cambio de orientación del eje de rotación de la Tierra también se debe, en esencia, al mismo principio.
Si sostienes un volante giroscópico sobre una silla giratoria y lo mueves alrededor de la plataforma, podrás sentir de una manera mucho más directa cómo funciona la precesión, a través de esas curiosas fuerzas que se transmiten a tus manos y a tu cuerpo.
Aquí puedes ver qué ocurre cuando el volante giroscópico está suspendido de una cuerda. Al intentar caer debido a la gravedad, aparece un movimiento de precesión que hace comenzar una rotación en otra dirección. ¡Es una de las partes más interesantes del fenómeno!
Desde un sencillo experimento con una silla giratoria hasta las leyes del movimiento que gobiernan fenómenos a escala cósmica: todo está conectado por un mismo principio. Espero que disfrutes de esta fascinante faceta de la física.
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